開業時の駅名は「碑文谷」（ひもんや）。駅の所在地の「鷹番」は江戸幕府が設置した目黒鷹場の鷹番屋敷が置かれていたことに因んでいる。 1936年（昭和11年）、それまで赤坂区青山北町（当時）にあった東京府青山師範学校の世田谷下馬町への移転・誘致に東京横浜電鉄が成功、その最寄り駅として「青山師範駅」に改称された。以後、同校の改称に伴って駅名も「第一師範駅」、さらに「学芸大学駅」へと変更された。東京学芸大学は1964年（昭和39年）に小金井市に移転した。